第7章動態(tài)測試數(shù)據(jù)處理的基本方法

第七章動態(tài)測試數(shù)據(jù)處理基本方法前幾章介紹了靜態(tài)測量一個物理量時所得測量結(jié)果的隨機(jī)特性及其數(shù)據(jù)處理方法。本章將進(jìn)一步討論被測物理量或所得的測量結(jié)果是隨時間不斷變化的動態(tài)測試結(jié)果的特性及其數(shù)據(jù)處理方法。一、動態(tài)測試

按照被測物理量是否隨時間而變化，測試技術(shù)可分為靜態(tài)測試和動態(tài)測試兩大類。

靜態(tài)測試的被測量是靜止不變的，儀器的輸入量為常量。

動態(tài)測試的被測量是隨時間或空間而變化的，儀器的輸入量及測試結(jié)果(數(shù)據(jù)或信號)也是隨時間而變化的。二、動態(tài)測試數(shù)據(jù)的分類表示物理現(xiàn)象或過程的任何數(shù)據(jù)，都可以分為確定性的和隨機(jī)性的兩大類。能夠用明確的數(shù)學(xué)關(guān)系式描述的數(shù)據(jù)稱為確定性數(shù)據(jù)。不能用明確的數(shù)學(xué)關(guān)系式來表達(dá)的數(shù)據(jù)稱為隨機(jī)的或非確定性的數(shù)據(jù)。動態(tài)測試數(shù)據(jù)的特征動態(tài)測試數(shù)據(jù)的特征可以用數(shù)據(jù)的幅值隨時間變化的表達(dá)式、圖形或數(shù)據(jù)表來表示，這就是數(shù)據(jù)的時域描述。時域描述比較簡單直觀(例如示波器上的波形圖)，但它不能反映數(shù)據(jù)的頻率結(jié)構(gòu)。為此，常對數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析，研究其頻率成分及各頻率成分的強(qiáng)度，這就是數(shù)據(jù)的頻域描述。所謂“域”的不同，是指描述數(shù)據(jù)的坐標(biāo)圖橫坐標(biāo)的物理量不同。如時域的橫坐標(biāo)為時間t，頻域的橫坐標(biāo)為頻率f或ω。

隨著研究的目的不同，可采用不同的域描述。(一)確定性數(shù)據(jù)

確定性數(shù)據(jù)可以根據(jù)它的時間歷程記錄是否有規(guī)律地重復(fù)出現(xiàn)，或根據(jù)它是否能展開為博里葉級數(shù)，而劃分為周期數(shù)據(jù)和非周期數(shù)據(jù)兩類。周期數(shù)據(jù)又可分為正弦周期數(shù)據(jù)和復(fù)雜周期數(shù)據(jù)。非周期數(shù)據(jù)又可分為準(zhǔn)周期數(shù)據(jù)和瞬態(tài)數(shù)據(jù)。確定性數(shù)據(jù)的分類1．周期數(shù)據(jù)

周期數(shù)據(jù)是經(jīng)過一定時間間隔重復(fù)出現(xiàn)的數(shù)據(jù)。

最常見的是正弦周期數(shù)據(jù)，其幅度隨時間作正弦周期波動，其函數(shù)形式如下：（7-2）

時域頻域復(fù)雜周期數(shù)據(jù)復(fù)雜周期數(shù)據(jù)是由不同頻率的正弦周期數(shù)據(jù)疊加而成的，其頻率比為有理數(shù)，其圖形是由基波的整數(shù)倍波形疊加而成的。若基波頻率為f1，各組成項(xiàng)的頻率為nfl，n＝l，2，…，則復(fù)雜周期數(shù)據(jù)可以展開為博里葉級數(shù):

（7-3）

式中，式(7—3)還可以寫成如下形式：式中，（7-4）

可見，復(fù)雜周期數(shù)據(jù)是由一個靜態(tài)分量A0和無限多個諧振分量(振幅為An，相位為θn)組成，諧振分量的頻率都是f1的整倍數(shù)。復(fù)雜周期數(shù)據(jù)的圖形描述由圖可見，即使x(t)可能包含無限多個頻率分量，但頻譜仍然是離散的。周期性方波、三角波及鋸齒波都是復(fù)雜周期性波形的例子。在幾何量測量中，不圓度誤差數(shù)據(jù)通常也是復(fù)雜周期數(shù)據(jù)．它是由偏心量、橢圓度及各種棱圓度等諧波分量疊加而成的。2．非周期數(shù)據(jù)

凡能用明確的數(shù)學(xué)關(guān)系式描述的，但又不是周期性的數(shù)據(jù)，均稱為非周期數(shù)據(jù)。它包括準(zhǔn)周期數(shù)據(jù)和瞬態(tài)數(shù)據(jù)。

準(zhǔn)周期數(shù)據(jù)準(zhǔn)周期數(shù)據(jù)是由彼此的頻率比不全為有理數(shù)的兩個以上正弦數(shù)據(jù)疊加而成的數(shù)據(jù)。例如x1(t)為周期性數(shù)據(jù)。1/3，1/7，3/7是有理數(shù)。X2(t)為準(zhǔn)周期性數(shù)據(jù)。是無理數(shù)準(zhǔn)周期數(shù)據(jù)的表達(dá)式（7-5）

式中的任一頻率成分fn與另一頻率成分fm之比fn／fm不全為有理數(shù)。準(zhǔn)周期數(shù)據(jù)的頻域描述如圖所示。

在工程實(shí)踐中，當(dāng)兩個或幾個不相關(guān)的周期性物理現(xiàn)象混合作用時，常會產(chǎn)生準(zhǔn)周期數(shù)據(jù)。例如幾個電動機(jī)不同步振動造成的機(jī)床或儀表的振動，其動態(tài)測試結(jié)果即為準(zhǔn)周期數(shù)據(jù)。

瞬態(tài)數(shù)據(jù)準(zhǔn)周期數(shù)據(jù)以外的非周期數(shù)據(jù)均為瞬態(tài)數(shù)據(jù)。產(chǎn)生瞬態(tài)數(shù)據(jù)的物理現(xiàn)象很多。如圖所示。

圖a為熱源消除后物體溫度變化及其頻譜；圖b為激振力解除后的阻尼振蕩系統(tǒng)的自由振動及其頻譜；圖c為在t＝c時刻斷裂的電纜的應(yīng)力及其頻譜。瞬態(tài)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)與周期數(shù)據(jù)及準(zhǔn)周期數(shù)據(jù)不同，瞬態(tài)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)是不能用離散頻譜表示。瞬態(tài)數(shù)據(jù)的頻譜是連續(xù)型的且頻率范圍無限，這與周期數(shù)據(jù)及準(zhǔn)周期數(shù)據(jù)有明顯區(qū)別。

瞬態(tài)數(shù)據(jù)的描述（7-7）

（7-8）

x(f)的反變換為

大多數(shù)情況下，瞬態(tài)數(shù)據(jù)可通過傅里葉變換，得到其頻域的描述為(二)隨機(jī)性數(shù)據(jù)

與確定性數(shù)據(jù)不同，隨機(jī)性數(shù)據(jù)是不能用明確的數(shù)學(xué)表達(dá)式來描述。若在一個動態(tài)試驗(yàn)中，不能在合理的試驗(yàn)誤差范圍內(nèi)預(yù)計(jì)未來時刻的測試結(jié)果數(shù)據(jù)，則可認(rèn)為此動態(tài)試驗(yàn)數(shù)據(jù)是隨機(jī)性數(shù)據(jù)。隨機(jī)性數(shù)據(jù)只能用概率統(tǒng)計(jì)的特征量來描述。

隨機(jī)數(shù)據(jù)的分類根據(jù)隨機(jī)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特征量是否隨時間變化，可把隨機(jī)數(shù)據(jù)分為平穩(wěn)過程和非平穩(wěn)過程兩大類。平穩(wěn)隨機(jī)過程又可進(jìn)一步分為各態(tài)歷經(jīng)的和非各態(tài)歷經(jīng)的。隨機(jī)數(shù)據(jù)的分類第二節(jié)隨機(jī)過程及其特征重復(fù)測量一個不變的物理量，由于被測量、測量儀器或測量條件的隨機(jī)因素，造成所測得一系列測量結(jié)果包含隨機(jī)誤差(偶然誤差)，其中每次測量結(jié)果都是取得一個隨機(jī)的、但是唯一的測量值，因而，測量結(jié)果是一個隨機(jī)變量。一、研究隨機(jī)過程理論的實(shí)際意義

隨著自動化生產(chǎn)和科學(xué)研究的發(fā)展，越來越多地需要測量連續(xù)變化的過程，這時被測量可能是隨時間而連續(xù)變化，或者是隨空間而連續(xù)變化。因此測量過程和測量結(jié)果也是隨時間而連續(xù)變化的。同樣，由于檢測對象、測量儀器和測量條件的隨機(jī)誤差，因而被測過程和測量結(jié)果都是一個隨機(jī)的但是連續(xù)變化的函數(shù)。它有別于上述隨機(jī)變量，我們稱之為隨機(jī)函數(shù)。對隨機(jī)函數(shù)的分析計(jì)算，本質(zhì)上類似于前幾章的隨機(jī)誤差，但較復(fù)雜一些。隨機(jī)過程理論就是研究隨機(jī)性表現(xiàn)為一個過程的隨機(jī)現(xiàn)象的學(xué)科，通常它是研究動態(tài)測量過程及其測量結(jié)果的理論根據(jù)。動態(tài)測量活動日益增加幾何量機(jī)械量測量，過去以靜態(tài)測量為主。今天，隨著生產(chǎn)過程的自動化，幾何量機(jī)械量的動態(tài)測量日益增加。例如機(jī)械量測量中的振動測量、動載和動態(tài)應(yīng)變測量、速度加速度連續(xù)測量，以及流量、壓力、溫度等物理量的連續(xù)測量等。幾何量測量中的線紋尺和圓分度的動態(tài)測量、絲桿或齒輪參數(shù)的動態(tài)測量、磨削加工中尺寸的測量和控制、圓度測量、表面粗糙度測量等。隨機(jī)過程理論顯然，用過去靜態(tài)測量精度評定方法(如前幾章所述)是不能正確評定動態(tài)測量結(jié)果的，而且不能進(jìn)一步分析動態(tài)測量中的特殊現(xiàn)象(例如測量速度、頻率響應(yīng)、記錄失真等)。因此，有必要進(jìn)一步介紹動態(tài)測量及誤差計(jì)算的理論基礎(chǔ)——隨機(jī)過程理論。用輪廓儀測量磨削表面粗糙度的記錄曲線

用輪廓儀測量某磨削表面粗糙度的記錄曲線中的任一點(diǎn)的表面輪廓高度是一個隨機(jī)變量，而沿任一方向的輪廓曲線是一個隨機(jī)函數(shù)。因而連續(xù)測量表面粗糙度可以看作是一個隨機(jī)過程。二、隨機(jī)過程的基本概念

在動態(tài)測量中，對某一個不斷變化著的量進(jìn)行測量，每一個測量結(jié)果是一個確定的隨時間或空間變化的函數(shù)(例如一條記錄曲線)，對于測量的時間間隔內(nèi)的每一瞬時，該函數(shù)都有一個確定的數(shù)值。但由于隨機(jī)誤差的存在，使得重復(fù)多次測量，會得到不完全相同的函數(shù)結(jié)果(例如一組記錄曲線)。這種函數(shù)，對于自變量(時間或空間)的每一個給定值，它是一個隨機(jī)變量，我們稱這種函數(shù)為隨機(jī)函數(shù)。

隨機(jī)函數(shù)用x(t)表示。

每個測量結(jié)果xi(t)叫做隨機(jī)函數(shù)的一個現(xiàn)實(shí)或一個樣本，如x1(t)，x2(t)，…，xN(t)。而x(t)表示這些隨機(jī)函數(shù)樣本的集合(總體)表面粗糙度的測量隨機(jī)函數(shù)自變量為時間t的隨機(jī)函數(shù)，通常叫隨機(jī)過程(例如磨加工尺寸是磨削時間的隨機(jī)函數(shù))。自變量為空間坐標(biāo)l的隨機(jī)函數(shù)，通常叫隨機(jī)場(例如絲杠螺旋線誤差是絲杠長度的隨機(jī)函數(shù))。隨機(jī)場和隨機(jī)過程的研究方法是一樣的。因此以下統(tǒng)稱隨機(jī)過程或隨機(jī)函數(shù)。所有對自變量為時間t的隨機(jī)函數(shù)計(jì)算公式，同樣適用于自變量為空間坐標(biāo)l或其他參量的隨機(jī)函數(shù)。對隨機(jī)函數(shù)的理解隨機(jī)過程或隨機(jī)函數(shù)x(t)包含如下的內(nèi)容：①把x(t)看作是樣本集合時，x(t)意味著一組時間函數(shù)x1(t)，x2(t)．…，xN(t)的集合；②把x(t)看作是一個樣本(或一個現(xiàn)實(shí))時，x(t)意味著一個具體的時間函數(shù).例如x(t)＝x3(t)；③若t＝tl時，則x(t)意味著一組隨機(jī)變量x1(t1)，x2(t1)，…，xN(t1)的集合。對隨機(jī)函數(shù)的理解實(shí)際上，含義1、2、3的本質(zhì)是一樣的，只是對隨機(jī)過程的描述方式不同。含義1是從總體集合意義上講的。含義2是從一個時間歷程(一個現(xiàn)實(shí))上描述。一個現(xiàn)實(shí)是表示一次實(shí)驗(yàn)給定的結(jié)果．這時，隨機(jī)函數(shù)表現(xiàn)為一個非隨機(jī)的確定性函數(shù)。含義3則是從一個固定的t值上描述，由圖7—12截取各個現(xiàn)實(shí)，得一組xl(t1)，x2(t1)，…，xN(t1)值，這是一組隨機(jī)變量，同樣反映隨機(jī)過程x(t)的特征。由此可見，隨機(jī)函數(shù)兼有隨機(jī)變量與函數(shù)的特點(diǎn)。在一般實(shí)際測量中，多采用含義2描述隨機(jī)過程，而在理論分析中，多采用含義3進(jìn)行研究。

三、隨機(jī)過程的特征量

隨機(jī)變量通常用它的概率分布函數(shù)、算術(shù)平均值和標(biāo)準(zhǔn)差作為特征量來表示。同樣，隨機(jī)過程也有它的特征量，這些特征量不象隨機(jī)變量的特征量那樣表現(xiàn)為一個確定的數(shù)，而是表現(xiàn)為一個函數(shù)。隨機(jī)過程的特征量常用四種統(tǒng)計(jì)函數(shù)來表示，即：①概率密度函數(shù)；②均值、方差和方均值；③自相關(guān)函數(shù)；④譜密度函數(shù)。(一)概率密度函數(shù)

概率密度函數(shù)是描述隨機(jī)數(shù)據(jù)落在給定區(qū)間內(nèi)的概率。概率密度函數(shù)(7-10)(7-11)(7-12)(二)均值、方差和方均值對于自變量t的每一個給定值，mx(t)等于隨機(jī)函數(shù)x(t)在該t值時的所有數(shù)值的平均值(數(shù)學(xué)期望)，即(7-13)隨機(jī)過程的均值是一個非隨機(jī)的平均函數(shù)，它確定了隨機(jī)函數(shù)x(t)的中心趨勢，隨機(jī)過程的各個現(xiàn)實(shí)(樣本)都圍繞它變動，而變動的分散程度則可用方差成標(biāo)準(zhǔn)差來評定。隨機(jī)函數(shù)的方差和標(biāo)準(zhǔn)差也是一個非隨機(jī)的時間函數(shù)，它確定了隨機(jī)函數(shù)所有現(xiàn)實(shí)相對于均值的分散程度。在t＝t1時刻，隨機(jī)函數(shù)的方差和標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算類似于第二章隨機(jī)誤差的方差和標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算方法。(7-14)(7-15)式(7—14)給出的隨機(jī)函數(shù)方差，實(shí)質(zhì)上是x(t)的二階中心矩，而二階原點(diǎn)矩(7-16)方均值

隨機(jī)過程的二階原點(diǎn)矩又稱方均值

因故(7-17)由此可見，方均值既反映隨機(jī)過程的中心趨勢，也反映隨機(jī)過程的分散度。(三)自相關(guān)函數(shù)

均值和方差是表征隨機(jī)過程在各個孤立時刻的統(tǒng)計(jì)特性的重要特征量，但不能反映隨機(jī)過程不同時刻之間的關(guān)系。因此，除均值和方差外，我們還要用另一個特征量來反映隨機(jī)過程內(nèi)不同時刻之間的相關(guān)程度，這特征量叫相關(guān)函數(shù)或自相關(guān)函數(shù)。

兩個隨機(jī)函數(shù)的均值(數(shù)學(xué)期望)和方差幾乎一樣，但x(t)(圖a)的特點(diǎn)是變化緩慢，規(guī)律性較明顯，即x1(t)在不同t時刻的函數(shù)值之間有較明顯的聯(lián)系．相關(guān)性較強(qiáng)。而x2(t)(圖b)的特點(diǎn)是變化劇烈，即x2(t)在不同t時刻的函數(shù)值之間的聯(lián)系不明顯，而且隨首兩時刻間隔增大，它的聯(lián)系迅速減少,相關(guān)性變?nèi)?。自相關(guān)函數(shù)自相關(guān)函數(shù)是一個二元的非隨機(jī)函數(shù)，這個函數(shù)在數(shù)學(xué)上可用相關(guān)矩來定義。(7-20)在實(shí)際應(yīng)用中，自相關(guān)函數(shù)還有一種更常用的表示式．稱為標(biāo)準(zhǔn)自相關(guān)函數(shù)，其定義是(7-18)自相關(guān)函數(shù)具有以下性質(zhì)：①當(dāng)t’＝t相關(guān)函數(shù)等于隨機(jī)函數(shù)的方差。由于方差可以由自相關(guān)函數(shù)表示，故隨機(jī)函數(shù)的基本特征量僅為均值與自相關(guān)函數(shù)。②自相關(guān)函數(shù)是對稱的。③在隨機(jī)函數(shù)上加上一個非隨機(jī)函數(shù)時，它的均值(數(shù)學(xué)期望)也要加上同樣的非隨機(jī)函數(shù)，但它的自相關(guān)函數(shù)不變。所謂非隨機(jī)函數(shù)可以是一個固定的數(shù)，也可以是t的函數(shù)。④在隨機(jī)函數(shù)上乘以非隨機(jī)因子f(t)時，它的均值也應(yīng)乘上同一因子，而它的自相關(guān)函數(shù)應(yīng)乘上f(t)f(t’)。特別是當(dāng)f(t)＝常數(shù)C時，它的自相關(guān)函數(shù)應(yīng)乘上c2。

(四)譜密度函數(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，我們不僅關(guān)心作為隨機(jī)過程的數(shù)據(jù)的均值和相關(guān)函數(shù)，而且往往更關(guān)心隨機(jī)數(shù)據(jù)的頻率分布情況，也就是要研究隨機(jī)過程是由哪些頻率成分所組成，不同頻率的分量各占多大比重等。這種分析方法就是所謂頻譜分析法，它在測量誤差理論中占有重要地位。對于隨機(jī)函數(shù)，由于它的振幅和相位是隨機(jī)的，不能作出確定的頻譜圖。隨機(jī)過程的均方值可用來表示隨機(jī)函數(shù)的強(qiáng)度功率譜

定義函數(shù)(7-30)來描述頻譜f到f＋Δf范圍內(nèi)隨機(jī)過程強(qiáng)度。當(dāng)隨機(jī)過程的長度趨于＋∞，而頻率元素Δf趨于零時，則有(7-31)變換式(7—31)為定積分形式，則有(7-32)譜密度的物理意義Gx(f)描述了過程的強(qiáng)度沿f軸的分布密度，稱為隨機(jī)過程的頻譜密度或譜密度。如果把x(t)看作是電流，則x2(t)將表示該電流在負(fù)載上產(chǎn)生的功率。由此可見譜密度的物理意義是表示f(t)產(chǎn)生的功率在頻率軸上的分布，而Gx(f)曲線與橫坐標(biāo)所圍面積表示了隨機(jī)過程的總功率。因此Gx(f)亦稱功率譜密度或功率譜。Gx(f)曲線與橫坐標(biāo)所圍面積表示了隨機(jī)過程的總功率。

這樣．我們便引進(jìn)了一個描述平穩(wěn)隨機(jī)過程新的特征——譜密度函數(shù)。它是從頻率的領(lǐng)域描述隨機(jī)過程，而自相關(guān)函數(shù)是從時間的領(lǐng)域描述隨機(jī)過程?！半p邊“譜密度Sx(f)

因式(7—31)是定義在0到＋∞的頻率范圍上，因此Gx(f)稱為“單邊”譜密度．但譜密度函數(shù)也可以定義在－∞到＋∞的頻率范圍上，稱為“雙邊“譜密度，記作Sx(f)。因隨機(jī)過程的總功率不變，故有（7-33）

Gx(f)與Sx(f)的關(guān)系

譜密度的重要性質(zhì)譜密度有以下重要性質(zhì)：①譜密度Sx(f)是非負(fù)的實(shí)偶函數(shù)。②譜密度函數(shù)與自相關(guān)函數(shù)互為傅里葉變換。（7-34）

式(7—34)的簡化形式由于自相關(guān)函數(shù)是偶函數(shù)．因此式(7—34)實(shí)際上只有實(shí)數(shù)值部分。故可化簡為只有實(shí)值部分的公式（7-35）

（7-36）

或以下舉例說明自相關(guān)函數(shù)與譜密度函數(shù)的相互轉(zhuǎn)換。已知某隨機(jī)函數(shù)x(t)的相關(guān)函數(shù)為指數(shù)函數(shù)型

式中a＞0；C——常數(shù)。試求該過程的譜密度Sx(f)。解：有關(guān)討論：當(dāng)a不同，函數(shù)曲線也不同。（1）當(dāng)a減小時，相關(guān)函數(shù)隨著τ增加而減少得緩慢，表示隨機(jī)過程變化較平滑。這時低頻成分占主要，頻譜上小頻率部分占優(yōu)勢。（2）當(dāng)a增加，相關(guān)函數(shù)隨τ增大面威小得很快，這意味著隨機(jī)過程前后相關(guān)較弱，過程變動劇烈，過程所含高頻成份與低頻成份均起作用。（3）當(dāng)a＝0時，自相關(guān)函數(shù)Rx(τ)＝C。它意味著隨機(jī)過程前后完全相關(guān)與自變量t無關(guān)。隨機(jī)過程不包含任何頻率成分的波動，故頻譜為ω＝0。頻域?yàn)棣暮瘮?shù)。（4）當(dāng)a→∞時，相關(guān)函數(shù)→0，變成在τ＝0處的δ函數(shù)形式。此時各種頻率成份在隨機(jī)過程中均起作用。且各個作用幾乎一樣。于是該過程的頗譜表示為一常數(shù)，由式(7—34)得此常數(shù)的各種頻率的噪聲合成的隨機(jī)噪聲過程亦稱為“白噪聲”，表7—1序號5便是白噪聲的相關(guān)函數(shù)與譜密度。它在工程實(shí)際中是很有用的。

第三節(jié)隨機(jī)過程特征量的實(shí)際估計(jì)

隨機(jī)過程分為平穩(wěn)隨機(jī)過程和非平穩(wěn)隨機(jī)過程兩大類。平穩(wěn)過程又可分為各態(tài)歷經(jīng)過程及非各態(tài)歷經(jīng)過程。由于它們備具特點(diǎn)．因此其特征量的計(jì)算方法亦有不同。但正如前所述，對一物理量作系列測量后．不可能求得被測量的真值。同樣，由于隨機(jī)誤差的存在及測量次數(shù)有限，因而對一隨機(jī)過程作一系列動態(tài)測試后，也不可能求得隨機(jī)過程特征量的真值，而只能通過有限個樣本作出估計(jì)。在工程實(shí)際中的隨機(jī)過程大多是干穩(wěn)隨機(jī)過程，對于具有N個樣本的平穩(wěn)隨機(jī)過程通常采用總體平均法(幾何平均法)求其特征量的估計(jì)，而對各態(tài)歷經(jīng)隨機(jī)過程，則可采用時間平均法求其特征量的估計(jì)值。

下面分別介紹這些實(shí)際估計(jì)方法及其精度。

一、平穩(wěn)隨機(jī)過程及其特征量

研究圖a和圖b兩個不同的隨機(jī)過程，可以看出它們的區(qū)別。

圖a的隨機(jī)過程x(t)，其特征量(如均值、方差)顯然是不隨t1的變化而有明顯的變化，而且所選擇的tl的起點(diǎn)可以是任意的。但圖b顯示另一種特點(diǎn)，即隨機(jī)過程的均值及自相關(guān)函數(shù)顯然隨著t1的推移而有明顯的變化。

平穩(wěn)隨機(jī)過程與非平穩(wěn)隨機(jī)過程

定義若隨機(jī)過程x(t)的所有特征量與t無關(guān)，即其特征量不隨t的推移而變化，則稱x(t)為平穩(wěn)隨機(jī)過程。否則，稱為非平穩(wěn)隨機(jī)過程?！捌椒€(wěn)”的條件隨機(jī)過程是“平穩(wěn)”的第一個條件是其均值為常數(shù)：

(7-41)隨機(jī)過程是“平穩(wěn)”的第二個條件是其方差為常數(shù)：

(7-42)隨機(jī)過程“平穩(wěn)”的第三個條件是隨機(jī)函數(shù)的自相關(guān)函數(shù)Rx(t，t＋τ)應(yīng)不隨t的位置推移而變化，即與t無關(guān)：

(7-43)由式(7—21)可知，方差可由自相關(guān)函數(shù)表示，因此條件式(7—42)只是條件式(7-43)的持殊情況。廣義平穩(wěn)隨機(jī)函數(shù)當(dāng)不考慮隨機(jī)函數(shù)的概率密度等其他特征量，而只滿足均值為常數(shù)和自相關(guān)函數(shù)僅與τ有關(guān)這兩條件時，這樣的隨機(jī)函數(shù)稱為寬平穩(wěn)隨機(jī)函數(shù)或廣義平穩(wěn)隨機(jī)函數(shù)。在工程實(shí)際中，很多隨機(jī)過程都滿足平穩(wěn)的條件，或者可以近似看作平穩(wěn)的。如照明電網(wǎng)的電壓波動、電阻熱電噪聲、機(jī)床的振動、切削加工平而的表面粗糙度等都是平穩(wěn)的。因此，我們要對平穩(wěn)隨機(jī)過程作進(jìn)一步的研究。

(二)平穩(wěn)隨機(jī)過程的特征量

1．平穩(wěn)隨機(jī)過程的均值和方差平穩(wěn)隨機(jī)過程的均值和方差都是常數(shù)，且方差等于τ為0的自相關(guān)函數(shù)值。2．平穩(wěn)隨機(jī)過程的自相關(guān)函數(shù)因?yàn)槠椒€(wěn)過程的均值為常數(shù)，因此它的自相關(guān)函數(shù)就可直接用中心化的自相關(guān)函數(shù)式表示。平穩(wěn)隨機(jī)過程的自相關(guān)函數(shù)主要性質(zhì)

①當(dāng)τ＝0時：自相關(guān)函數(shù)取得最大值，且等于其方差。即（7-50）

②平穩(wěn)過程的自相關(guān)函數(shù)是偶函數(shù)，即

（7-51）

③均值為零的平穩(wěn)隨機(jī)過程，若τ→∞時x(t)與x(t＋τ)不相關(guān)，則其相關(guān)函數(shù)趨于0。即（7-52）

④平穩(wěn)隨機(jī)過程x(t)若含有周期性成分，則它的自相關(guān)函數(shù)中亦合有周期成分，且其周期與過程的周期相同。

在實(shí)際應(yīng)用中，性質(zhì)③、④是重要的。當(dāng)τ→∞時，不含周期信號成分的平穩(wěn)過程x(t)與x(t＋τ)的依賴性甚微(即不相關(guān))，其自相關(guān)函數(shù)趨于零。而含有周期信號成分的平穩(wěn)過程，x(t)與x(t＋τ)仍有周期性依賴關(guān)系，其自相關(guān)函數(shù)仍保持一定值。因此可從自相關(guān)函數(shù)是否趨于零來鑒別出均值為零的平穩(wěn)過程是否混有周期信號。(三)平穩(wěn)隨機(jī)過程特征量的實(shí)驗(yàn)估計(jì)上面給出了描述平穩(wěn)隨機(jī)過程的特征量的各個定義，若知道隨機(jī)函數(shù)的類型，便可知其特征量。但在工程實(shí)際中，更多的情況是預(yù)先不知道隨機(jī)數(shù)據(jù)的函數(shù)形式，面是通過實(shí)驗(yàn)測得如圖7—12所示的隨機(jī)函數(shù)樣本集合。這時可由實(shí)驗(yàn)結(jié)果來求特征量。隨機(jī)函數(shù)樣本集合

圖7—12圖7—12實(shí)驗(yàn)估計(jì)的步驟首先對N個連續(xù)的記錄采樣(采集斷續(xù)的數(shù)字樣本)，取等間距的tl，t2，…，tn，截取圖7—12的連續(xù)記錄，得函數(shù)值，如表7—2所示。采樣數(shù)目的確定采樣數(shù)目的確定：若圖7—12的記錄長度為T，首先將T分成等間距的n等分．即tk－tk-1＝T／n，為了可靠地計(jì)算均值和自相關(guān)函數(shù),n要取得足夠大，具體確定辦法參見有關(guān)書籍的采樣定理。采樣數(shù)目確定后，計(jì)算平穩(wěn)隨機(jī)過程的特征量，就不必用積分形式運(yùn)算，而可以用代數(shù)和估計(jì)．特征量估計(jì)計(jì)算（7-54）

（7-55）

（7-56）

（7-57）

這樣，就可以從實(shí)驗(yàn)結(jié)果有限個現(xiàn)實(shí)的總體中，按照不同時刻tk求出隨機(jī)數(shù)據(jù)各特征量的估計(jì)值。這就是總體平均法，或稱幾何平均法。二、各態(tài)歷經(jīng)隨機(jī)過程及其特征量

從上而計(jì)算可知，對平穩(wěn)過程，為求特征量，需作大量實(shí)驗(yàn)，獲得很多個隨機(jī)過程的現(xiàn)實(shí)，然后在各t時刻上求特征量估計(jì)值。但是能不能從一個現(xiàn)實(shí)來求特征量呢?實(shí)際上，許多平穩(wěn)隨機(jī)過程都可以這樣做，我們把這一類的平穩(wěn)過程稱為各態(tài)歷經(jīng)隨機(jī)過程。讓我們來研究一下圖a和圖b兩個平穩(wěn)隨機(jī)過程的區(qū)別。圖a圖b各態(tài)歷經(jīng)隨機(jī)過程在一次實(shí)驗(yàn)中,對足夠長的時間內(nèi)的不同t值觀察的隨機(jī)過程，等價(jià)于在許多次實(shí)驗(yàn)中，對同一t值觀察的隨機(jī)過程。具有這種性質(zhì)的平穩(wěn)隨機(jī)過程稱為各態(tài)歷經(jīng)隨機(jī)過程。各態(tài)歷經(jīng)性又稱歷遍性或埃爾古德性。用數(shù)學(xué)語言講，各態(tài)歷經(jīng)性就是，當(dāng)觀測區(qū)間無限增加時，平穩(wěn)隨機(jī)過程觀測的平均值．以任意給定的準(zhǔn)確度逼近其數(shù)學(xué)期望的概率趨于1。如何判別一個平穩(wěn)隨機(jī)過程是否各態(tài)歷經(jīng)

①具有各態(tài)歷經(jīng)性的平穩(wěn)隨機(jī)過程的充分條件是其相關(guān)函數(shù)當(dāng)τ增加時趨于零，即：

②非各態(tài)歷經(jīng)的平穩(wěn)隨機(jī)過程的相關(guān)函數(shù)當(dāng)τ增加時趨于某一常數(shù)。由此可判定被研究的平穩(wěn)過程是否各態(tài)歷經(jīng)的。③各態(tài)歷經(jīng)隨機(jī)過程一定是平穩(wěn)的，但平穩(wěn)隨機(jī)過程則不一定是各態(tài)歷經(jīng)的。各態(tài)歷經(jīng)隨機(jī)過程的特征量計(jì)算

各態(tài)歷經(jīng)隨機(jī)過程的特征量計(jì)算如下：對隨機(jī)過程x(t)的一個樣本，在它的整個時間軸上求平均的估計(jì)方法稱為時間平均法。因而，對各態(tài)歷經(jīng)隨機(jī)過程就可用時間平均代替總體平均來估計(jì)其特征量。實(shí)際中，常用代數(shù)和式代替積分式：

實(shí)驗(yàn)研究表明，大多數(shù)平穩(wěn)隨機(jī)的物理現(xiàn)象都具有各態(tài)歷經(jīng)性。三、非平穩(wěn)過程的隨機(jī)函數(shù)上面給出了平穩(wěn)過程特征量的實(shí)際計(jì)算方法。對非平穩(wěn)過程是否能運(yùn)用這些方法呢?一般是不能的。但實(shí)際應(yīng)用中，常常碰到一些非平穩(wěn)過程。它們可以比較簡單地用平穩(wěn)隨機(jī)函數(shù)加上某一定的非隨機(jī)的規(guī)律性函數(shù)表示。

式中y(t)——非平穩(wěn)隨機(jī)函數(shù)x(t)——平穩(wěn)隨機(jī)函數(shù)；f(t)和g(t)——非隨機(jī)實(shí)函數(shù)。

隨機(jī)函數(shù)y(t)的均值、方差和自相關(guān)函數(shù)

幾個可化為平穩(wěn)過程的特例

①圖a作圖并畫出現(xiàn)實(shí)的中線，即為g(t)的函數(shù)曲線；②圖b用低通濾波器濾去高額隨機(jī)噪聲，即得規(guī)律性函數(shù)g(t)波形。③圖c用最小二乘法或其他解析方法擬合該曲線，即得g(t)函數(shù)式。

MagneticResonanceImaging磁共振成像發(fā)生事件作者或公司磁共振發(fā)展史1946發(fā)現(xiàn)磁共振現(xiàn)象BlochPurcell1971發(fā)現(xiàn)腫瘤的T1、T2時間長Damadian1973做出兩個充水試管MR圖像Lauterbur1974活鼠的MR圖像Lauterbur等1976人體胸部的MR圖像Damadian1977初期的全身MR圖像

Mallard1980磁共振裝置商品化1989

0.15T永磁商用磁共振設(shè)備中國安科

2003諾貝爾獎金LauterburMansfierd時間MR成像基本原理實(shí)現(xiàn)人體磁共振成像的條件:人體內(nèi)氫原子核是人體內(nèi)最多的物質(zhì)。最易受外加磁場的影響而發(fā)生磁共振現(xiàn)象(沒有核輻射)有一個穩(wěn)定的靜磁場（磁體）梯度場和射頻場：前者用于空間編碼和選層，后者施加特定頻率的射頻脈沖，使之形成磁共振現(xiàn)象信號接收裝置：各種線圈計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：完成信號采集、傳輸、圖像重建、后處理等

人體內(nèi)的H核子可看作是自旋狀態(tài)下的小星球。自然狀態(tài)下，H核進(jìn)動雜亂無章，磁性相互抵消zMyx進(jìn)入靜磁場后，H核磁矩發(fā)生規(guī)律性排列（正負(fù)方向），正負(fù)方向的磁矢量相互抵消后，少數(shù)正向排列（低能態(tài)）的H核合成總磁化矢量M，即為MR信號基礎(chǔ)ZZYYXB0XMZMXYA:施加90度RF脈沖前的磁化矢量MzB:施加90度RF脈沖后的磁化矢量Mxy.并以Larmor頻率橫向施進(jìn)C:90度脈沖對磁化矢量的作用。即M以螺旋運(yùn)動的形式傾倒到橫向平面ABC在這一過程中，產(chǎn)生能量

三、弛豫（Relaxation）回復(fù)“自由”的過程

1.

縱向弛豫（T1弛豫）：

M0（MZ）的恢復(fù)，“量變”高能態(tài)1H→低能態(tài)1H自旋—晶格弛豫、熱弛豫

吸收RF光子能量（共振）低能態(tài)1H高能態(tài)1H

放出能量（光子，MRS）T1弛豫時間：

MZ恢復(fù)到M0的2/3所需的時間

T1愈小、M0恢復(fù)愈快T2弛豫時間：MXY喪失2/3所需的時間；T2愈大、同相位時間長MXY持續(xù)時間愈長MXY與ST1加權(quán)成像、T2加權(quán)成像

所謂的加權(quán)就是“突出”的意思

T1加權(quán)成像（T1WI）----突出組織T1弛豫（縱向弛豫）差別

T2加權(quán)成像（T2WI）----突出組織T2弛豫（橫向弛豫）差別。

磁共振診斷基于此兩種標(biāo)準(zhǔn)圖像磁共振常規(guī)h檢查必掃這兩種標(biāo)準(zhǔn)圖像.T1的長度在數(shù)百至數(shù)千毫秒（ms）范圍T2值的長度在數(shù)十至數(shù)千毫秒（ms）范圍

在同一個馳豫過程中,T2比T1短得多

如何觀看MR圖像：首先我們要分清圖像上的各種標(biāo)示。分清掃描序列、掃描部位、掃描層面。正?；虍惓５乃诓课?--即在同一層面觀察、分析T1、T2加權(quán)像上信號改變。絕大部分病變T1WI是低信號、T2WI是高信號改變。只要熟悉掃描部位正常組織結(jié)構(gòu)的信號表現(xiàn)，通常病變與正常組織不會混淆。一般的規(guī)律是T1WI看解剖,T2WI看病變。磁共振成像技術(shù)－－圖像空間分辨力，對比分辨力一、如何確定MRI的來源（一）層面的選擇1.MXY產(chǎn)生（1H共振）條件

RF=ω=γB02.梯度磁場Z（GZ）

GZ→B0→ω

不同頻率的RF

特定層面1H激勵、共振

3.層厚的影響因素

RF的帶寬↓

GZ的強(qiáng)度↑層厚↓〈二〉體素信號的確定1、頻率編碼2、相位編碼

M0↑--GZ、RF→相應(yīng)層面MXY----------GY→沿Y方向1H有不同ω

各1H同相位MXY旋進(jìn)速度不同同頻率一定時間后→→GX→沿X方向1H有不同ω沿Y方向不同1H的MXYMXY旋進(jìn)頻率不同位置不同（相位不同）〈三〉空間定位及傅立葉轉(zhuǎn)換

GZ----某一層面產(chǎn)生MXYGX----MXY旋進(jìn)頻率不同

GY----MXY旋進(jìn)相位不同（不影響MXY大?。?/p>

↓某一層面不同的體素，有不同頻率、相位

MRS（FID）第三節(jié)、磁共振檢查技術(shù)檢查技術(shù)產(chǎn)生圖像的序列名產(chǎn)生圖像的脈沖序列技術(shù)名TRA、COR、SAGT1WT2WSETR、TE…….梯度回波FFE快速自旋回波FSE壓脂壓水MRA短TR短TE－－T1W長TR長TE－－T2W增強(qiáng)MR最常用的技術(shù)是：多層、多回波的SE（spinecho，自旋回波）技術(shù)磁共振掃描時間參數(shù)：TR、TE磁共振掃描還有許多其他參數(shù)：層厚、層距、層數(shù)、矩陣等序列常規(guī)序列自旋回波（SE）,快速自旋回波（FSE）梯度回波（FE）反轉(zhuǎn)恢復(fù)（IR），脂肪抑制（STIR）、水抑制（FLAIR）高級序列水成像（MRCP,MRU,MRM）血管造影（MRA,TOF2D/3D）三維成像（SPGR）彌散成像（DWI）關(guān)節(jié)運(yùn)動分析是一種成像技術(shù)而非掃描序列自旋回波（SE）必掃序列圖像清晰顯示解剖結(jié)構(gòu)目前只用于T1加權(quán)像快速自旋回波（FSE）必掃序列成像速度快多用于T2加權(quán)像梯度回波（GE）成像速度快對出血敏感T2加權(quán)像水抑制反轉(zhuǎn)恢復(fù)（IR）水抑制（FLAIR）抑制自由水梗塞灶顯示清晰判斷病灶成份脂肪抑制反轉(zhuǎn)恢復(fù)（IR）脂肪抑制（STIR）抑制脂肪信號判斷病灶成分其它組織顯示更清晰血管造影（MRA）無需造影劑TOF法PC法MIP投影動靜脈分開顯示水成像（MRCP，MRU，MRM）含水管道系統(tǒng)成像膽道MRCP泌尿路MRU椎管MRM主要用于診斷梗阻擴(kuò)張超高空間分辨率掃描任意方位重建窄間距重建技術(shù)大大提高對小器官、小病灶的診斷能力三維梯度回波（SPGR） 早期診斷腦梗塞

彌散成像MRI的設(shè)備一、信號的產(chǎn)生、探測接受1.磁體（Magnet）:靜磁場B0（Tesla,T）→組織凈磁矩M0

永磁型（permanentmagnet）常導(dǎo)型（resistivemagnet）超導(dǎo)型（superconductingmagnet）磁體屏蔽（magnetshielding）2.梯度線圈（gradientcoil）:

形成X、Y、Z軸的磁場梯度功率、切換率3.射頻系統(tǒng)（radio-frequencesystem，RF）

MR信號接收二、信號的處理和圖象顯示數(shù)模轉(zhuǎn)換、計(jì)算機(jī)，等等；MRI技術(shù)的優(yōu)勢1、軟組織分辨力強(qiáng)（判斷組織特性）2、多方位成像3、流空效應(yīng)（顯示血管）4、無骨骼偽影5、無電離輻射，無碘過敏6、不斷有新的成像技術(shù)MRI技術(shù)的禁忌證和限度1.禁忌證

體內(nèi)彈片、金屬異物各種金屬置入：固定假牙、起搏器、血管夾、人造關(guān)節(jié)、支架等危重病人的生命監(jiān)護(hù)系統(tǒng)、維持系統(tǒng)不能合作病人，早期妊娠，高熱及散熱障礙2.其他鈣化顯示相對較差空間分辨較差（體部，較同等CT）費(fèi)用昂貴多數(shù)MR機(jī)檢查時間較長1.病人必須去除一切金屬物品，最好更衣，以免金屬物被吸入磁體而影響磁場均勻度，甚或傷及病人。2.掃描過程中病人身體（皮膚）不要直接觸碰磁體內(nèi)壁及各種導(dǎo)線，防止病人灼傷。3.紋身（紋眉）、化妝品、染發(fā)等應(yīng)事先去掉，因其可能會引起灼傷。4.病人應(yīng)帶耳塞，以防聽力損傷。掃描注意事項(xiàng)顱腦MRI適應(yīng)癥顱內(nèi)良惡性占位病變腦血管性疾病梗死、出血、動脈瘤、動靜脈畸形（AVM）等顱腦外傷性疾病腦挫裂傷、外傷性顱內(nèi)血腫等感染性疾病腦膿腫、化膿性腦膜炎、病毒性腦炎、結(jié)核等脫髓鞘性或變性類疾病多發(fā)性硬化（MS）等先天性畸形胼胝體發(fā)育不良、小腦扁桃體下疝畸形等脊柱和脊髓MRI適應(yīng)證1.腫瘤性病變椎管類腫瘤（髓內(nèi)、髓外硬膜內(nèi)、硬膜外），椎骨腫瘤（轉(zhuǎn)移性、原發(fā)性）2.炎癥性疾病脊椎結(jié)核、骨髓炎、椎間盤感染、硬膜外膿腫、蛛網(wǎng)膜炎、脊髓炎等3.外傷骨折、脫位、椎間盤突出、椎管內(nèi)血腫、脊髓損傷等4.脊柱退行性變和椎管狹窄癥椎間盤變性、膨隆、突出、游離，各種原因椎管狹窄，術(shù)后改變，5.脊髓血管畸形和血管瘤6.脊髓脫髓鞘疾?。ㄈ鏜S），脊髓萎縮7.先天性畸形胸部MRI適應(yīng)證呼吸系統(tǒng)對縱隔及肺門區(qū)病變顯示良好，對肺部結(jié)構(gòu)顯示不如CT。胸廓入口病變及其上下比鄰關(guān)系縱隔腫瘤和囊腫及其與大血管的關(guān)系其他較CT無明顯優(yōu)越性心臟及大血管大血管病變各類動脈瘤、腔靜脈血栓等心臟及心包腫瘤，心包其他病變其他（如先心、各種心肌病等）較超聲心動圖無優(yōu)勢，應(yīng)用不廣腹部MRI適應(yīng)證主要用于部分實(shí)質(zhì)性器官的腫瘤性病變肝腫瘤性病變，提供鑒別信息胰腺腫瘤，有利小胰癌、胰島細(xì)胞癌顯示宮頸、宮體良惡性腫瘤及分期等，先天畸形腫瘤的定位（臟器上下緣附近）、分期膽道、尿路梗阻和腫瘤，MRCP，MRU直腸腫瘤骨與關(guān)節(jié)MRI適應(yīng)證X線及CT的后續(xù)檢查手段－－鈣質(zhì)顯示差和空間分辨力部分情況可作首選：1.累及骨髓改變的骨?。ㄔ缙诠侨毖詨乃?，早期骨髓炎、骨髓腫瘤或侵犯骨髓的腫瘤）2.結(jié)構(gòu)復(fù)雜關(guān)節(jié)的損傷（膝、髖關(guān)節(jié)）3.形狀復(fù)雜部位的檢查（脊柱、骨盆等）軟件登錄界面軟件掃描界面圖像瀏覽界面膠片打印界面報(bào)告界面報(bào)告界面2合理應(yīng)用抗菌藥物預(yù)防手術(shù)部位感染概述外科手術(shù)部位感染的2/3發(fā)生在切口醫(yī)療費(fèi)用的增加病人滿意度下降導(dǎo)致感染、止血和疼痛一直是外科的三大挑戰(zhàn)，止血和疼痛目前已較好解決感染仍是外科醫(yī)生面臨的重大問題，處理不當(dāng)，將產(chǎn)生嚴(yán)重后果外科手術(shù)部位感染占院內(nèi)感染的14%～16%，僅次于呼吸道感染和泌尿道感染，居院內(nèi)感染第3位嚴(yán)重手術(shù)部位的感染——病人的災(zāi)難，醫(yī)生的夢魘

預(yù)防手術(shù)部位感染（surgicalsiteinfection,SSI)

手術(shù)部位感染的40%–60%可以預(yù)防圍手術(shù)期使用抗菌藥物的目的外科醫(yī)生的困惑★圍手術(shù)期應(yīng)用抗生素是預(yù)防什么感染？★哪些情況需要抗生素預(yù)防？★怎樣選擇抗生素？★什么時候開始用藥？★抗生素要用多長時間？定義：指發(fā)生在切口或手術(shù)深部器官或腔隙的感染分類：切口淺部感染切口深部感染器官／腔隙感染一、SSI定義和分類二、SSI診斷標(biāo)準(zhǔn)——切口淺部感染

指術(shù)后30天內(nèi)發(fā)生、僅累及皮膚及皮下組織的感染，并至少具備下述情況之一者：

1．切口淺層有膿性分泌物

2．切口淺層分泌物培養(yǎng)出細(xì)菌

3．具有下列癥狀體征之一：紅熱，腫脹，疼痛或壓痛，因而醫(yī)師將切口開放者（如培養(yǎng)陰性則不算感染）

4．由外科醫(yī)師診斷為切口淺部SSI

注意：縫線膿點(diǎn)及戳孔周圍感染不列為手術(shù)部位感染二、SSI診斷標(biāo)準(zhǔn)——切口深部感染

指術(shù)后30天內(nèi)（如有人工植入物則為術(shù)后1年內(nèi)）發(fā)生、累及切口深部筋膜及肌層的感染，并至少具備下述情況之一者：

1.切口深部流出膿液

2.切口深部自行裂開或由醫(yī)師主動打開，且具備下列癥狀體征之一：①體溫＞38℃；②局部疼痛或壓痛

3.臨床或經(jīng)手術(shù)或病理組織學(xué)或影像學(xué)診斷，發(fā)現(xiàn)切口深部有膿腫

4.外科醫(yī)師診斷為切口深部感染

注意：感染同時累及切口淺部及深部者，應(yīng)列為深部感染

二、SSI診斷標(biāo)準(zhǔn)—器官／腔隙感染

指術(shù)后30天內(nèi)（如有人工植入物★則術(shù)后1年內(nèi)）、發(fā)生在手術(shù)曾涉及部位的器官或腔隙的感染，通過手術(shù)打開或其他手術(shù)處理，并至少具備以下情況之一者：

1.放置于器官/腔隙的引流管有膿性引流物

2.器官/腔隙的液體或組織培養(yǎng)有致病菌

3.經(jīng)手術(shù)或病理組織學(xué)或影像學(xué)診斷器官/腔隙有膿腫

4.外科醫(yī)師診斷為器官/腔隙感染

★人工植入物：指人工心臟瓣膜、人工血管、人工關(guān)節(jié)等二、SSI診斷標(biāo)準(zhǔn)—器官／腔隙感染

不同種類手術(shù)部位的器官/腔隙感染有：

腹部：腹腔內(nèi)感染（腹膜炎，腹腔膿腫）生殖道：子宮內(nèi)膜炎、盆腔炎、盆腔膿腫血管：靜脈或動脈感染三、SSI的發(fā)生率美國1986年～1996年593344例手術(shù)中，發(fā)生SSI15523次，占2.62%英國1997年～2001年152所醫(yī)院報(bào)告在74734例手術(shù)中，發(fā)生SSI3151例，占4.22%中國？SSI占院內(nèi)感染的14～16%，僅次于呼吸道感染和泌尿道感染三、SSI的發(fā)生率SSI與部位：非腹部手術(shù)為2%～5%腹部手術(shù)可高達(dá)20%SSI與病人：入住ICU的機(jī)會增加60%再次入院的機(jī)會是未感染者的5倍SSI與切口類型：清潔傷口 1%～2%清潔有植入物 ＜5%可染傷口＜10%手術(shù)類別手術(shù)數(shù)SSI數(shù)感染率(%)小腸手術(shù)6466610.2大腸手術(shù)7116919.7子宮切除術(shù)71271722.4肝、膽管、胰手術(shù)1201512.5膽囊切除術(shù)8222.4不同種類手術(shù)的SSI發(fā)生率：三、SSI的發(fā)生率手術(shù)類別SSI數(shù)SSI類別（%）切口淺部切口深部器官/腔隙小腸手術(shù)6652.335.412.3大腸手術(shù)69158.426.315.3子宮切除術(shù)17278.813.57.6骨折開放復(fù)位12379.712.28.1不同種類手術(shù)的SSI類別：三、SSI的發(fā)生率延遲愈合疝內(nèi)臟膨出膿腫，瘺形成。需要進(jìn)一步處理這里感染將導(dǎo)致:延遲愈合疝內(nèi)臟膨出膿腫、瘺形成需進(jìn)一步處理四、SSI的后果四、SSI的后果在一些重大手術(shù)，器官/腔隙感染可占到1/3。SSI病人死亡的77%與感染有關(guān)，其中90%是器官/腔隙嚴(yán)重感染

——InfectControlandHospEpidemiol,1999,20(40:247-280SSI的死亡率是未感染者的2倍五、導(dǎo)致SSI的危險(xiǎn)因素（1）病人因素：高齡、營養(yǎng)不良、糖尿病、肥胖、吸煙、其他部位有感染灶、已有細(xì)菌定植、免疫低下、低氧血癥五、導(dǎo)致SSI的危險(xiǎn)因素（2）術(shù)前因素：術(shù)前住院時間過長用剃刀剃毛、剃毛過早手術(shù)野衛(wèi)生狀況差（術(shù)前未很好沐?。τ兄刚髡呶从每股仡A(yù)防五、導(dǎo)致SSI的危險(xiǎn)因素（3）手術(shù)因素：手術(shù)時間長、術(shù)中發(fā)生明顯污染置入人工材料、組織創(chuàng)傷大止血不徹底、局部積血積液存在死腔和/或失活組織留置引流術(shù)中低血壓、大量輸血刷手不徹底、消毒液使用不當(dāng)器械敷料滅菌不徹底等手術(shù)特定時間是指在大量同種手術(shù)中處于第75百分位的手術(shù)持續(xù)時間其因手術(shù)種類不同而存在差異超過T越多，SSI機(jī)會越大五、導(dǎo)致SSI的危險(xiǎn)因素（4）SSI危險(xiǎn)指數(shù)（美國國家醫(yī)院感染監(jiān)測系統(tǒng)制定）：病人術(shù)前已有≥3種危險(xiǎn)因素污染或污穢的手術(shù)切口手術(shù)持續(xù)時間超過該類手術(shù)的特定時間（T）

（或一般手術(shù)＞2h)六、預(yù)防SSI干預(yù)方法根據(jù)指南使用預(yù)防性抗菌藥物正確脫毛方法縮短術(shù)前住院時間維持手術(shù)患者的正常體溫血糖控制氧療抗菌素的預(yù)防/治療預(yù)防

在污染細(xì)菌接觸宿主手術(shù)部位前給藥治療

在污染細(xì)菌接觸宿主手術(shù)部位后給藥

防患于未然六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用144預(yù)防和治療性抗菌素使用目的：清潔手術(shù)：防止可能的外源污染可染手術(shù)：減少粘膜定植細(xì)菌的數(shù)量污染手術(shù)：清除已經(jīng)污染宿主的細(xì)菌六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用145需植入假體，心臟手術(shù)、神外手術(shù)、血管外科手術(shù)等六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用預(yù)防性抗菌素使用指征：可染傷口(Clean-contaminatedwound)污染傷口（Contaminatedwound）清潔傷口（Cleanwound）但存在感染風(fēng)險(xiǎn)六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用外科預(yù)防性抗生素的應(yīng)用：預(yù)防性抗生素對哪些病人有用?什么時候開始用藥?抗生素種類選擇?使用單次還是多次?采用怎樣的給藥途徑？六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用預(yù)防性抗菌素顯示有效的手術(shù)有：婦產(chǎn)科手術(shù)胃腸道手術(shù)(包括闌尾炎)口咽部手術(shù)腹部和肢體血管手術(shù)心臟手術(shù)骨科假體植入術(shù)開顱手術(shù)某些“清潔”手術(shù)六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用外科預(yù)防性抗生素的應(yīng)用：預(yù)防性抗生素對哪些病人有用?什么時候開始用藥?抗生素種類選擇?使用單次還是多次?采用怎樣的給藥途徑？六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用

理想的給藥時間？目前還沒有明確的證據(jù)表明最佳的給藥時機(jī)研究顯示：切皮前45～75min給藥，SSI發(fā)生率最低，且不建議在切皮前30min內(nèi)給藥影響給藥時間的因素:所選藥物的代謝動力學(xué)特性手術(shù)中污染發(fā)生的可能時間病人的循環(huán)動力學(xué)狀態(tài)止血帶的使用剖宮產(chǎn)細(xì)菌在手術(shù)傷口接種后的生長動力學(xué)

手術(shù)過程

012345671hr2hrs6hrs1day3-5days細(xì)菌數(shù)logCFU/ml六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用151術(shù)后給藥，細(xì)菌在手術(shù)傷口接種的生長動力學(xué)無改變

手術(shù)過程抗生素血腫血漿六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用Antibioticsinclot

手術(shù)過程

血漿中抗生素予以抗生素血塊中抗生素血漿術(shù)前給藥，可以有效抑制細(xì)菌在手術(shù)傷口的生長六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用153ClassenDC,etal..NEnglJMed1992;326:281切開前時間切開后時間予以抗生素切開六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用不同給藥時間，手術(shù)傷口的感染率不同NEJM1992;326:281-6投藥時間感染數(shù)（%）相對危險(xiǎn)度(95%CI)早期（切皮前2-24h）36914(3.8%)6.7(2.9-14.7)4.3手術(shù)前（切皮前45-75min)170810(0.9%)1.0圍手術(shù)期（切皮后3h內(nèi)）2824(1.4%)2.4(0.9-7.9) 2.1手術(shù)后（切皮3h以上）48816(3.3%)5.8(2.6-12.3)

5.8全部284744(1.5%)似然比病人數(shù)六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用結(jié)論：抗生素在切皮前45-75min或麻醉誘導(dǎo)開始時給藥，預(yù)防SSI效果好155六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用切口切開后，局部抗生素分布將受阻必須在切口切開前給藥！?。】咕貞?yīng)在切皮前45～75min給藥六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用外科預(yù)防性抗生素的應(yīng)用：預(yù)防性抗生素對哪些病人有用?什么時候開始用藥?抗生素種類選擇?使用單次還是多次?采用怎樣的給藥途徑？有效安全殺菌劑半衰期長相對窄譜廉價(jià)六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用抗生素的選擇原則：各類手術(shù)最易引起SSI的病原菌及預(yù)防用藥選擇六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用

手術(shù)最可能的病原菌預(yù)防用藥選擇膽道手術(shù)革蘭陰性桿菌，厭氧菌頭孢呋辛或頭孢哌酮或

(如脆弱類桿菌）頭孢曲松闌尾手術(shù)革蘭陰性桿菌，厭氧菌頭孢呋辛或頭孢噻肟；

(如脆弱類桿菌）＋甲硝唑結(jié)、直腸手術(shù)革蘭陰性桿菌，厭氧菌頭孢呋辛或頭孢曲松或

(如脆弱類桿菌）頭孢噻肟；＋甲硝唑泌尿外科手術(shù)革蘭陰性桿菌頭孢呋辛；環(huán)丙沙星婦產(chǎn)科手術(shù)革蘭陰性桿菌，腸球菌頭孢呋辛或頭孢曲松或

B族鏈球菌，厭氧菌頭孢噻肟；+甲硝唑莫西沙星（可單藥應(yīng)用）注:各種手術(shù)切口感染都可能由葡萄球菌引起六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用外科預(yù)防性抗生素的應(yīng)用：預(yù)防性抗生素對哪些病人有用?什么時候開始用藥?抗生素種類選擇?使用單次還是多次?采用怎樣的給藥途徑？六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用單次給藥還是多次給藥？沒有證據(jù)顯示多次給藥比單次給藥好傷口關(guān)閉后給藥沒有益處多數(shù)指南建議24小時內(nèi)停藥沒有必要維持抗菌素治療直到撤除尿管和引流管手術(shù)時間延長或術(shù)中出血量較大時可重復(fù)給藥細(xì)菌污染定植感染一次性用藥用藥24h用藥4872h數(shù)小時從十?dāng)?shù)小時到數(shù)十小時六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用用藥時機(jī)不同，用藥期限也應(yīng)不同短時間預(yù)防性應(yīng)用抗生素的優(yōu)點(diǎn)：六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用減少毒副作用不易產(chǎn)生耐藥菌株不易引起微生態(tài)紊亂減輕病人負(fù)擔(dān)可以選用單價(jià)較高但效果較好的抗生素減少護(hù)理工作量藥品消耗增加抗菌素相關(guān)并發(fā)癥增加耐藥抗菌素種類增加易引起脆弱芽孢桿菌腸炎MRSA（耐甲氧西林金黃色葡萄球菌）定植六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用延長抗菌素使用的缺點(diǎn)：六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用外科預(yù)防性抗生素的應(yīng)用：預(yù)防性抗生素對哪些病人有用?什么時候開始用藥?抗生素種類選擇?使用單次還是多次?采用怎樣的給藥途徑？正確的給藥方法：六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用應(yīng)靜脈給藥，2030min滴完肌注、口服存在吸收上的個體差異，不能保證血液和組織的藥物濃度，不宜采用常用的-內(nèi)酰胺類抗生素半衰期為12h，若手術(shù)超過３４h，應(yīng)給第２個劑量，必要時還可用第３次可能有損傷腸管的手術(shù)，術(shù)前用抗菌藥物準(zhǔn)備腸道局部抗生素沖洗創(chuàng)腔或傷口無確切預(yù)防效果，不予提倡不應(yīng)將日常全身性應(yīng)用的抗生素應(yīng)用于傷口局部（誘發(fā)高耐藥）必要時可用新霉素、桿菌肽等抗生素緩釋系統(tǒng)（PMMA—青大霉素骨水泥或膠原海綿)局部應(yīng)用可能有一定益處六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用不提倡局部預(yù)防應(yīng)用抗生素：時機(jī)不當(dāng)時間太長選藥不當(dāng)，缺乏針對性六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用預(yù)防用藥易犯的錯誤：在開刀前45-75min之內(nèi)投藥按最新臨床指南選藥術(shù)后24小時內(nèi)停藥擇期手術(shù)后一般無須繼續(xù)使用抗生素大量對比研究證明，手術(shù)后繼續(xù)用藥數(shù)次或數(shù)天并不能降低手術(shù)后感染率若病人有明顯感染高危因素或使用人工植入物，可再用1次或數(shù)次小結(jié)預(yù)防SSI干預(yù)方法

——正確的脫毛方法用脫毛劑、術(shù)前即刻備皮可有效減少SSI的發(fā)生手術(shù)部位脫毛方法與切口感染率的關(guān)系：備皮方法 剃毛備皮 5.6%

脫毛0.6%備皮時間 術(shù)前24小時前 ＞20%

術(shù)前24小時內(nèi) 7.1%

術(shù)前即刻 3.1%方法/時間 術(shù)前即刻剪毛 1.8%

前1晚剪/剃毛 4.0%THANKYOUMagneticResonanceImagingPART01磁共振成像發(fā)生事件作者或公司磁共振發(fā)展史1946發(fā)現(xiàn)磁共振現(xiàn)象BlochPurcell1971發(fā)現(xiàn)腫瘤的T1、T2時間長Damadian1973做出兩個充水試管MR圖像Lauterbur1974活鼠的MR圖像Lauterbur等1976人體胸部的MR圖像Damadian1977初期的全身MR圖像

Mallard1980磁共振裝置商品化1989

0.15T永磁商用磁共振設(shè)備中國安科

2003諾貝爾獎金LauterburMansfierd時間PART02MR成像基本原理實(shí)現(xiàn)人體磁共振成像的條件:人體內(nèi)氫原子核是人體內(nèi)最多的物質(zhì)。最易受外加磁場的影響而發(fā)生磁共振現(xiàn)象(沒有核輻射)有一個穩(wěn)定的靜磁場（磁體）梯度場和射頻場：前者用于空間編碼和選層，后者施加特定頻率的射頻脈沖，使之形成磁共振現(xiàn)象信號接收裝置：各種線圈計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：完成信號采集、傳輸、圖像重建、后處理等

人體內(nèi)的H核子可看作是自旋狀態(tài)下的小星球。自然狀態(tài)下，H核進(jìn)動雜亂無章，磁性相互抵消zMyx進(jìn)入靜磁場后，H核磁矩發(fā)生規(guī)律性排列（正負(fù)方向），正負(fù)方向的磁矢量相互抵消后，少數(shù)正向排列（低能態(tài)）的H核合成總磁化矢量M，即為MR信號基礎(chǔ)ZZYYXB0XMZMXYA:施加90度RF脈沖前的磁化矢量MzB:施加90度RF脈沖后的磁化矢量Mxy.并以Larmor頻率橫向施進(jìn)C:90度脈沖對磁化矢量的作用。即M以螺旋運(yùn)動的形式傾倒到橫向平面ABC在這一過程中，產(chǎn)生能量

三、弛豫（Relaxation）回復(fù)“自由”的過程

1.

縱向弛豫（T1弛豫）：

M0（MZ）的恢復(fù)，“量變”高能態(tài)1H→低能態(tài)1H自旋—晶格弛豫、熱弛豫

吸收RF光子能量（共振）低能態(tài)1H高能態(tài)1H

放出能量（光子，MRS）T1弛豫時間：

MZ恢復(fù)到M0的2/3所需的時間

T1愈小、M0恢復(fù)愈快T2弛豫時間：MXY喪失2/3所需的時間；T2愈大、同相位時間長MXY持續(xù)時間愈長MXY與ST1加權(quán)成像、T2加權(quán)成像

所謂的加權(quán)就是“突出”的意思

T1加權(quán)成像（T1WI）----突出組織T1弛豫（縱向弛豫）差別

T2加權(quán)成像（T2WI）----突出組織T2弛豫（橫向弛豫）差別。

磁共振診斷基于此兩種標(biāo)準(zhǔn)圖像磁共振常規(guī)h檢查必掃這兩種標(biāo)準(zhǔn)圖像.T1的長度在數(shù)百至數(shù)千毫秒（ms）范圍T2值的長度在數(shù)十至數(shù)千毫秒（ms）范圍

在同一個馳豫過程中,T2比T1短得多

如何觀看MR圖像：首先我們要分清圖像上的各種標(biāo)示。分清掃描序列、掃描部位、掃描層面。正常或異常的所在部位---即在同一層面觀察、分析T1、T2加權(quán)像上信號改變。絕大部分病變T1WI是低信號、T2WI是高信號改變。只要熟悉掃描部位正常組織結(jié)構(gòu)的信號表現(xiàn)，通常病變與正常組織不會混淆。一般的規(guī)律是T1WI看解剖,T2WI看病變。磁共振成像技術(shù)－－圖像空間分辨力，對比分辨力一、如何確定MRI的來源（一）層面的選擇1.MXY產(chǎn)生（1H共振）條件

RF=ω=γB02.梯度磁場Z（GZ）

GZ→B0→ω

不同頻率的RF

特定層面1H激勵、共振

3.層厚的影響因素

RF的帶寬↓

GZ的強(qiáng)度↑層厚↓〈二〉體素信號的確定1、頻率編碼2、相位編碼

M0↑--GZ、RF→相應(yīng)層面MXY----------GY→沿Y方向1H有不同ω

各1H同相位MXY旋進(jìn)速度不同同頻率一定時間后→→GX→沿X方向1H有不同ω沿Y方向不同1H的MXYMXY旋進(jìn)頻率不同位置不同（相位不同）〈三〉空間定位及傅立葉轉(zhuǎn)換

GZ----某一層面產(chǎn)生MXYGX----MXY旋進(jìn)頻率不同

GY----MXY旋進(jìn)相位不同（不影響MXY大?。?/p>

↓某一層面不同的體素，有不同頻率、相位

MRS（FID）第三節(jié)、磁共振檢查技術(shù)檢查技術(shù)產(chǎn)生圖像的序列名產(chǎn)生圖像的脈沖序列技